Особенности биоэлектрической активности коры головного мозга и нарушения мышления у детей с различными пограничными расстройствами резидуально-органического генеза

Введение

Органические непсихотические расстройства являются достаточно распространенной группой заболеваний в детском возрасте. Они встречаются приблизительно у одной пятой от общего количества детей, обратившихся за психиатрической помощью [Пронина, 2009]. Из пациентов, получающих лечение в санаториях, основным направлением которых являются болезни нервной системы, дети с органическими непсихотическими расстройствами составляют 40% (по данным медицинской статистики Детского психоневрологического санатория «Комарово», Санкт-Петербург) [Головко, 2015]. На текущий момент по сравнению с предыдущими историческими периодами отмечается увеличение частоты встречаемости этих расстройств [Эверт, 2014].

Данная группа заболеваний является вариантом развития психоорганического синдрома. Когнитивные нарушения в этом случае являются последствиями экзогенно-органического поражения головного мозга, которые представляют собой самые разнообразные нарушения познавательных процессов: внимания, памяти, оптико-пространственных представлений, речи, подвижности мышления в виде детализированности и вязкости [Ковалев, 1995].

Электроэнцефалографические исследования являются значимыми при диагностике детей, имеющих пограничные психические расстройства на фоне резидуально-органических нарушений [Lenartowicz, 2014]. Для детей, имеющих различные сложности на фоне резидуально-органического поражения головного мозга, характерны как несформированность регуляторных структур, так и сложности в приеме и переработке информации. У них наблюдается задержка темпа созревания коры головного мозга, а также незрелость регуляторной фрон­то-таламической системы [Мачинская, 2008], в том числе и поражение таламуса [Bailey, 2015]. Таким детям свойственна истощаемость функциональных резервов ЦНС, а также повышенная стереотипность в решении когнитивных задач относительно их здоровых сверстников [Грибанов, 2008; Грибанов, 2003]. Дети с резидуально-органическими нарушениями ЦНС испытывают сложности в формировании тормозных реакций [Shallice, 2002], им трудно управлять своими движениями [Kalff, 2003]. Это проявляется в сложностях, возникающих при перестроении реакций выбора, увеличении количества ошибок, а также снижении точности в реакциях на движущийся объект [Березкин, 2016]. Они связываются с повышением инертности нервных процессов [10, 11].

Они испытывают сложности с приемом и переработкой информации. У детей с рези­дуально-органическими нарушениями фиксируется снижение мощности альфа-ритма и повышение мощности низкочастотной активности [Тонконоженко, 2008; Фарбер, 2000], что указывает на недостаточное развитие зрительного восприятия. Для структур правого полушария характерна недостаточная сформированность, в связи с этим возникает неэффективность протекания информационных процессов [Тамбиев, 2003]. У детей с пограничными расстройствами обнаруживается снижение бета-ритма, при повышении мощности бета-2-ритма [Хасанова, 2002]. Таким образом, у них возможно спрямление экспоненциальной кривой падения мощностей основных фоновых ритмов, что может свидетельствовать о повышении интенсивности переработки поступающей информации [Вассерман, 2004].

Нейрофизиологические и психофизиологические особенности у детей с пограничными психическими расстройствами резидуально-органического генеза негативно влияют на формирование высших психических функций (ВПФ). Эти особенности проявляются в недостаточном развитии предметного и конструктивного праксиса и тонкой моторики в целом, зрительно-моторной координации и пространственных представлений, сужении общего кругозора, сложностях в контроле и планировании осуществляемой деятельности [2;

24], а также в наличии общего когнитивного дефицита. У детей с последствиями резидуаль­но-органических поражений ЦНС наблюдаются существенные различия поврежденных и сохранных звеньев ВПФ [Семенович, 2002]. На основании этих различий были описаны следующие клинические нейропсихологические синдромы несформированности различных структур головного мозга у детей при нарушении развития различных ВПФ: синдром несформированности лобных отделов коры головного мозга, речевых зон левого полушария, правого полушария, мозолистого тела; поражения ствола головного мозга [Семенович, 2002].

Цель настоящего исследования — описать функциональное состояние коры головного мозга при различных нарушениях мышления у детей с пограничными психическими расстройствами.

Гипотеза: изменения функционального состояния коры головного мозга, отражающиеся в соотношении мощностей высокочастотного и низкочастотного диапазонов и локализованные преимущественно в новейших областях коры ГМ (третичные зоны), оказывают существенное влияние на формирование когнитивных функций у детей с пограничными психическими расстройствами.

Контингент и методы исследования

Нами обследовано 80 детей, лечившихся в психоневрологическом санатории «Комарово» в разное время в период с 2012 по 2016 г. Из них 70% — мальчики (56 человек) и 30% — девочки (24 человека); возраст мальчиков находился в пределах 8—12 лет, девочек — 8—11 лет. Причем 34% выборки (27 человек) составили дети 8 лет, 25% (20 человек) — дети 9 лет, 20% (16 человек) — 10 лет, 12% (10 пациентов) — 11 лет, 9% (7 пациентов) — 12 лет. Средний возраст составил 9,33 года. В дальнейшем для исключения влияния возраста на выявленные межгрупповые различия в дисперсионный анализ включалась ковариата — количество лет ребенка. Большинство детей (61%, 49 человек) проходили обучение по программам массовой школы, 36% (29 пациентов) обучались по программам школ 7-го вида для детей с задержками развития, 3% (2 ребенка) — в школах 5-го вида для детей с речевыми сложностями.

В выборке были представлены пациенты со следующими диагнозами по МКБ 10, верифицированными врачом-психиатром: органическое эмоционально лабильное [астеническое] расстройство [F 06.06] — 35% (28 человек); энурез неорганический [F 98.0] — 16% (13 детей); энкопрез [F 98.1] — 3% (2 ребенка); стереотипные двигательные расстройства [F 98.4] — 11% (9 детей); другие уточненные эмоциональные расстройства и расстройства поведения с началом, обычно приходящимся на детский возраст [F 98.8] и расстройствами поведения с началом, обычно приходящимся на детский и подростковый возраст, а также с неуточненными расстройствами [F 98.9], всего 35% (28 детей).

У всех детей отмечались последствия резидуально-органического поражения головного мозга. У подавляющего большинства детей (77 пациентов) психические и поведенческие нарушения проявлялись на фоне особенностей перинатального периода или родов, у двоих — последствия нейроинфекций, у одного — черепно-мозговой травмы, произошедшей в период раннего детства. У детей с последствиями нейроинфекций и черепно-мозговой травмы в период раннего детства значимых отличий биоэлектрической активности головного мозга выявлено не было, в связи с этим они были включены в общую выборку.

Экспериментальная группа была разделена на подгруппы сравнения по следующим принципам. Первый вариант разделения детей был связан с особенностями проявлений невпрозоподобной симптоматики. В подгруппу I вошли дети с церебростеническими проявлениями и эмоциональными нарушениями в виде лабильности, слабодушия, но без поведенческих нарушений, т. е. ее составили пациенты с эмоционально лабильными [астеническими] расстройствами [F 06.06] (28 детей). Средний возраст детей этой группы составил 9,2 года. В подгруппу II вошли дети (24 ребенка), в клинической картине которых отмечались энурез, энкопрез, стереотипные двигательные расстройства [F 98.0; F 98.1; F 98.4]. Эта подгруппа была названа — дети с недостаточной сформированностью церебрального контроля над выделительными функциями и непроизвольными действиями. Средний возраст детей составил 8,7 года. Дети данной подгруппы наряду с поведенческими нарушениями характеризуются эмоциональными нарушениями в виде повышенной возбудимости, конфликтности, негативизма. В подгруппу III (28 детей) вошли пациенты с нарушениями поведения (грызение ногтей, выдергивание волос и т. д.) и нарушениями эмоций (эксплозивность, вспыльчивость, негативизм) [F 98.8; F 98.9] Средний возраст детей этой подгруппы составил 9,4 года.

Второй вариант разделения детей на подгруппы был произведен на основании кластерного анализа. С помощью него было выделено три кластера обследуемых с различными нарушениями познавательных процессов. Сравнивалась мощность волн ЭЭГ по отдельным отведениям у обследуемых, вошедших в полученные кластеры.

Регистрация ЭЭГ осуществлялась с использованием 19-канального компьютерного энцефалографа фирмы «Мицар» (СПб., Россия), имеющего следующие технические характеристики: входное сопротивление более 200 МОм, входной диапазон ±5000 мкВ, уровень внутренних шумов менее 0,25 мкВ, аналогово-цифровой преобразователь 16 бит, частота дискретизации 500 Гц, питание от порта USB, безопасность II класс BF, фотостимулятор светодиодный. Электроды располагались по международной схеме 10—20%.

Регистрация ЭЭГ проводилась опытным врачом функциональной диагностики в утреннее время. Анализ ЭЭГ данных осуществлялся с того момента, когда регистрируемая биоэлектрическая активность мозга становилась рутинной, и до начала проведения клинических проб. Из отрезка фоновой ЭЭГ с закрытыми глазами выбирался фрагмент, не содержащий артефактов длительностью 12 секунд.

Для проведения спектрального анализа фоновой ЭЭГ применялась программа WinEEG. Расчет мощностей в диапазонах основных ритмов ЭЭГ проводился как усреднение эпох длительностью 4 секунды с перекрыванием эпох 50% с временным окном Ханна, верхняя гармоника 64 Гц. В процессе анализа данных для устранения возможных остаточных артефактов происходило их автоматическое удаление с помощью вычитания полиномиального тренда 2-го порядка, а также удаления низкочастотного сигнала мощностью 400 мкВ2 в диапазоне 0,01—0,7 с. Был применен заградительный фильтр 45—55 Гц.

Регистрация осуществлялась от лобных (Fp1, Fp2, F3, Fz, F4), центральных (С3, С4, Cz), теменных (P3, Pz, P4), передне-(T3, T4) и задне-(T5, T6) височных, затылочных (O1, 02) областей правого и левого полушарий при монополярном (с ипсилатеральными ушными индифферентными электродами) монтаже.

При анализе результатов ЭЭГ мы ориентировались на представления о том, что к 6—7 годам происходит переход от полиритмии к альфа-ритму. При этом наиболее выраженный качественный сдвиг происходит в созревании корковой ритмики (преобладание регулярного альфа-ритма в диапазоне 8—12 Гц) к 7—8 годам [Семенович, 2002]. К 9—10 годам происходит дальнейшее развитие ритмогенных механизмов коры в виде установления ведущей частоты альфа-ритма [Мачинская, 2008; Фарбер, 2000]. В связи с этим повышение мощности низкочастотных волн у детей от 8 до 12 лет мы однозначно оценивали как снижение функционального состояния головного мозга независимо от возраста. Помимо этого при анализе данных мы ориентировались на представления о сильном межиндивидуальном разбросе значений параметров ЭЭГ: индивидуальные характеристики определяют показатели ЭЭГ в большей степени, чем возраст [Вассерман, 2004; Benninger, 1984].

Частоты анализировались в следующих диапазонах: дельта-ритм — 1—3 Гц, тета-ритм — 4—7 Гц, альфа-ритм — 8—12 Гц, бета-1-ритм —13—20 Гц, бета-2-ритм — 21—35 Гц, гамма-ритм — более 35 Гц.

Методы психодиагностики. Для проведения психодиагностики использовался сти­мульный материал, взятый из классической нейропсихологической батареи тестов, составленной Е.Ю. Балашовой, М.С. Ковязиной [Ахутина, 2014].

В методике «Запоминание короткого рассказа» (рассказ предоставлялся на слух) качество пересказа оценивалось по четырехбальной шкале, от 3 до 0: 3 балла — за безошибочный пересказ, при выпадении отдельных элементов рассказа — 2 балла, при выпадении большей части рассказа и сохранении отдельных его элементов — 1 балл, 0 баллов — если ребенок не мог пересказать рассказ и не вспомнил ни одного его элемента.

Формализованная оценка результата методики «Копирование фигуры Тейлора» производилась на основании выявления искажений, описанных в книге «Нейропсихологическая диагностика и коррекция в детском возрасте» А.В. Семенович [Семенович, 2002]. В данной методике оценивались нарушения стратегии копирования, искажения углов при копировании и ошибочные повороты элементов рисунка, структурно-топологические ошибки, выпадения элементов, нарушения зрительно-моторной координации; за каждую ошибку начислялся 1 балл, затем рассчитывалась общая сумма баллов.

В методике «Толкование метафор» предлагалось три метафоры, отмечалось количество верных ответов.

В методике «Исключение понятий» правильность ответа и способность верно подобрать родовое понятие оценивались по пятибалльной шкале. При ориентировке на латентные конкретные признаки или ориентировке на две или более категории в ответах отмечалось наличие разноплановости мышления.

В методике «Описание сюжетных изображений» оценивалось понимание сюжета. При ориентировке ребенка на отдельные элементы рисунка, а не на сюжет в целом, отмечалось наличие вязкости или детализированности мышления.

С помощью методики «Арифметическая проба» оценивалась сформированность навыков счета, понимание или непонимание структуры числа.

Методы математической статистики. Для сокращения количества переменных и исключения ошибок измерения применялся факторный анализ. Был проведен эксплораторный анализ, применялся метод главных компонентов. Проводилась проверка на отличие корреляционной матрицы от нуля Критерием Бартлетта. Полученные факторы подверглись кластерному анализу (метод к-средних) и дисперсионному анализу с применением ковариаты, учитывающей возраст. При оценке различий мощности ритмов ЭЭГ и нарушений мышления у обследуемых подгрупп, сформированных по принципу сходства клинических проявлений, описывался общий суммарный эффект влияния факторов, также применялась ковариата, учитывающая возраст. При сравнении мощности волн по отдельным отведениям с различной выраженностью когнитивных нарушений использовался post-hoc-критерий с поправкой Тьюки с целью учета множественных сравнений. При проведении дисперсионного анализа мы ориентировались на представления о том, что F-критерий устойчив относительно нарушения предположения об однородности дисперсии [Lindman, 1974].

Результаты

График факторных нагрузок представлен на рис. 1. На основании критерия Кайзера было выявлено 2 фактора. Они объединили 54% кумулятивной дисперсии. Собственные значения по факторам представлены в табл. 1. Факторные нагрузки отражены в табл. 2.

Таблица 1

Таблица собственных значений по каждому фактору

Из данных табл. 1 видно, что у обследуемых с пограничными расстройствами нарушения мышления объединились в два фактора.

В фактор 1 вошли такие нарушения, как вязкость и детализированность мышления, сложности анализа и синтеза информации, в том числе и пространственного анализа и синтеза. Этот фактор был условно обозначен как «Вязкость—детализированность».

Фактор 2 составили способности в усвоении логико-грамматических конструкций и навыки арифметического счета. Этот фактор был назван «Способность к целенаправленной знаково-символической деятельности».

С помощью дисперсионного анализа нами было выявлено, что у обследуемых разных клинических групп нарушения мышления отличаются (рис. 2). В связи с тем, что в факторе 1 (вязкость—детализированность) положительные факторные нагрузки соответствовали увеличению выраженности нарушений, повышение среднего по фактору оценивалось как большая выраженность нарушения. По фактору 2 (способности к знаково-символической деятельности) увеличению выраженности нарушений соответствовали отрицательные факторные нагрузки, поэтому меньшие средние значения по фактору интерпретировались как более выраженные нарушения.

Таблица 2

Факторные нагрузки признаков

Примечание: жирным шрифтом выделены наибольшие факторные нагрузки.

В связи с тем, что возраст фигурирует в качестве ковариаты в дисперсионном анализе, влияние возрастных особенностей выборок обследуемых разных клинических групп на особенности мышления исключено из влияния фактора «Клиническая группа». Из рис. 2 видно, что у детей с астенией [F 06.06] нарушения мышления носят наиболее выраженный характер. Им свойственны как вязкость и детализированность, сложности с анализом и синтезом информации, в том числе с пространственным анализом и синтезом, так и несформированность целенаправленной знаково-символической деятельности.

У детей, объединенных в общую группу под названием нарушения саморегуляции (дети с энурезом [F 98.0], энкопрезом [F 98.1], стереотипными двигательными расстройствами [F 98.4]), преобладали нарушения в виде вязкости и детализированности мышления, нарушений анализа и синтеза.

Дети с нарушениями поведения [F 98.8] характеризовались наиболее сохранными процессами мышления.

Дисперсионный анализ спектров фоновой ЭЭГ показал различия волновой активности коры головного мозга у обследуемых различных клинических групп (рис. 3). Из данного рисунка видно, что взаимодействие факторов «Частотный диапазон» и «Клиническая группа» имеет значимый эффект влияния на средние мощности во всех отведениях. Влияние возрастных особенностей выборок обследуемых разных клинических групп на основные фоновые ритмы исключено из влияния фактора «Клиническая группа» в связи с применением ковариаты, в которой фигурирует возраст.

У детей с астеническими расстройствами наблюдается повышение мощности во всех диапазонах частот ЭЭГ с некоторым преобладанием низкочастотной активности и невыраженным альфа ритмом. Такой сильный тренд к падению мощности с повышением частоты ЭЭГ, наблюдаемый у детей с астеническими расстройствами при высокой мощности (и соответственно) амплитуде ЭЭГ, может говорить о большей незрелости мозга и снижении функциональных резервов по переработке поступающей информации на всех уровнях.

На основании графиков, изображенных на рис. 3, можно говорить о том, что наиболее зрелая биоэлектрическая активность наблюдается у детей с нарушениями поведения. Это проявляется в наиболее слабой мощности низкочастотных волн. У детей с нарушением поведения наблюдается наибольшая мощность альфа-ритма по отношению к другим, что также свидетельствует о наиболее оптимальном и зрелом функциональном состоянии коры головного мозга и связывается с высоким уровнем нейропластичности. С другой стороны, средний возраст детей этой подгруппы был несколько выше (9,4 года против 8,9 у детей с нарушениями саморегуляции и 9,2 у детей с астенией), с чем также можно связывать повышение альфа-ритма. Самый слабый наклон графика мощностей у обследуемых с нарушениями саморегуляции может свидетельствовать о наибольшей неупорядоченности (сложности) сигнала ЭЭГ, что указывает на интенсивную переработку поступающей информации [Вассерман, 2004], а также повышенное психоэмоциональное напряжение и тревогу [Афтанас, 2005]. Встречаются сведения о том, что повышение бета-2-ритма и снижение бета-ритма является характерной чертой не­врозоподобных расстройств [Хасанова, 2002].

С помощью дисперсионного анализа с применением post-hoc-критерия Тьюки были установлены зональные различия дельта-ритма у обследуемых разных клинических групп. На рис. 4 и рис. 5 показаны схематичные изображения головы человека (вид сверху) с расставленными электродами на скальпе. Треугольниками, направленными вверх или вниз, отмечено уменьшение или увеличение мощности дельта-ритма в отдельных отведениях у пациентов разных подгрупп относительно друг друга. Установлено, что у обследуемых с астенией мощность дельта-ритма достоверно выше в лобной доле правого полушария и в височной доле левого, чем у обследуемых с нарушениями саморегуляции (рис. 4) и поведения (рис. 5).

Дельта-волны: 1 — сохранность КФ, 2
— вязкость мышления